KR101632978B1 - 가스절연 차단기 - Google Patents

Abstract

차단동작시 발생하는 열가스의 유동을 조절할 수 있는 가스절연 차단기가 개시된다.
개시되는 가스절연 차단기는 바 형상의 고정아크접점; 상기 고정아크접점의 선단부가 삽입되는 삽입구를 구비하고, 왕복 이동하여 상기 고정아크접점의 선단부에 연결 및 분리될 수 있도록 구성된 가동아크접점; 상가 가동아크접점의 선단부에 구비되어 절연가스를 상기 가동아크접점과 고정아크접점 사이로 분사시키도록 구성된 절연가스노즐; 및 상기 절연가스노즐과 상기 고정아크접점 사이의 열가스 배출간격을 조절가능하도록 상기 고정아크접점에 구비되는 이동노즐;을 포함하고, 상기 이동노즐은, 중공에 상기 고정아크접점이 삽입되는 형태로 구성되어, 상기 고정아크접점의 길이방향으로 유동 가능한 노즐부; 및 상기 노즐부를 상기 고정아크접점의 길이방향으로 탄성지지하는 탄성부;를 포함하며, 상기 절연가스노즐은 내경이 상기 가동아크접점에서 상기 고정아크접점 측으로 갈수록 확장되도록 경사지게 형성되고, 상기 노즐부의 선단부는 상기 절연가스노즐의 내경의 경사면에 대응하여 상기 가동아크접점 방향으로 갈수록 직경이 줄어들게 테이퍼지며, 상기 노즐부의 형상 및 상기 탄성부의 길이에 따라 상기 열가스 배출간격의 형상 변경이 가능하다.

Description

가스절연 차단기 {GAS INSULATED CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 가스절연 차단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차단동작시 발생하는 열가스의 유동을 조절할 수 있는 가스절연 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 가스절연 차단기는 송,변전 계통이나 전기회로에 있어서 부하를 개폐하거나 접지 및 단락 등의 사고가 발생할 경우에 전류를 차단하는 기기를 말한다.

이러한 가스절연 차단기는 아크(Arc)소호매질에 따라 진공차단기(VCB: Vacuum Circuit Breaker), 오일차단기(OCB: Oil Circuit Breaker), 가스차단기(GCB: Gas Circuit Breaker) 등으로 분류된다.

그리고, 가스절연 차단기는 압력용기 내에 설치되는 절연물과, 상기 절연물의 내부에 주접점과 아크접점을 갖는 가동접점 및 고정 접점 등이 구비된다. 여기서, 가동접점과 고정접점의 주접점과 아크접점 간의 접점위치서 발생되는 아크를 소호시키게 된다.

이러한 차단기는 차단성능이 가장 중요하다. 따라서, 차단성능을 향상시키기 위하여 여러가지 조건 및 변수가 있다.

예를 들어, 차단동작시 가동측 아크접점과 고정측 아크접점의 접촉부위인 소호부에 분사되는 절연가스의 유동 및 아크로 인해 소호부에서 발생한 열가스의 유동이 차단기의 차단성능에 영향을 미치는 중요한 요소이다.

이러한 절연가스와 열가스의 유동이 결정되는 변수로는 여러 가지가 있으나, 그 중에서 차단동작시 절연가스 배출 노즐과 고정측 아크접점 간에 형성되는 간격(이하, '열가스 배출간격'이라 함)이 열가스의 유동을 결정할 수 있는 변수로 작용한다.

따라서, 차단기의 차단성능을 향상시키기 위해서, 제품의 작동환경에 맞게 열가스 배출간격을 최적으로 설정할 수 있는 기술이 필요하다.

그러나, 종래의 기술에 의한 가스절연 차단기는 제작에 의해 정해진 고정측 아크접점의 두께 조절이 불가능하므로, 열가스 배출간격의 크기를 조절할 수 없다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 열가스 배출간격의 크기 조절이 가능한 가스절연 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 바 형상의 고정아크접점; 상기 고정아크접점의 선단부가 삽입되는 삽입구를 구비하고, 왕복 이동하여 상기 고정아크접점의 선단부에 연결 및 분리될 수 있도록 구성된 가동아크접점; 상가 가동아크접점의 선단부에 구비되어 절연가스를 상기 가동아크접점과 고정아크접점 사이로 분사시키도록 구성된 절연가스노즐; 및 상기 절연가스노즐과 상기 고정아크접점 사이의 열가스 배출간격을 조절가능하도록 상기 고정아크접점에 구비되는 이동노즐;을 포함하고, 상기 이동노즐은, 중공에 상기 고정아크접점이 삽입되는 형태로 구성되어, 상기 고정아크접점의 길이방향으로 유동 가능한 노즐부; 및 상기 노즐부를 상기 고정아크접점의 길이방향으로 탄성지지하는 탄성부;를 포함하며, 상기 절연가스노즐은 내경이 상기 가동아크접점에서 상기 고정아크접점 측으로 갈수록 확장되도록 경사지게 형성되고, 상기 노즐부의 선단부는 상기 절연가스노즐의 내경의 경사면에 대응하여 상기 가동아크접점 방향으로 갈수록 직경이 줄어들게 테이퍼지며, 상기 노즐부의 형상 및 상기 탄성부의 길이에 따라 상기 열가스 배출간격의 형상 변경이 가능한 가스절연 차단기를 제공한다.

삭제

일 실시예에서, 상기 노즐부는 외경이 상기 절연가스노즐의 내경보다 크게 구성될 수 있다.

삭제

또한, 일 실시예에서, 상기 노즐부는 외력이 제거된 경우 끝단이 상기 고정아크접점의 끝단에 일치하여 배치되도록 구성될 수도 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 이동노즐을 통해 차단동작시 발생하는 열가스의 유동을 조절할 수 있도록 구성되어, 장치의 차단성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기의 투입시 상태를 나타내는 측단면도.
도 2는 도 1의 A부분의 확대도.
도 3은 도 1에 도시된 가스절연 차단기의 차단시 상태를 나타내는 측단면도.
도 4는 도 3의 B부분의 확대도.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기에 대해서 살펴본다.

여기서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기의 투입시 상태를 나타내는 측단면도이고, 도 3은 가스절연 차단기의 차단시 상태를 나타내는 측단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 고정주접점(110), 고정아크접점(120), 가동주접점(130), 가동아크접점(140), 절연가스노즐(150) 및 이동노즐(160)을 포함할 수 있다.

상기 고정주접점(110)은 전체적으로 원통형상으로 구성될 수 있으며, 후술할 가동주접점(130)이 선단부에 삽입될 수 있는 도체로서, 가동주접점(130)이 내측에 투입되어 전류의 통전경로를 구성할 수 있다.

상기 고정아크접점(120)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 고정주접점(110)의 내측 공간에 구비되는 도체로서, 투입 및 차단동작시 접점에서 발생하는 아크가 이동하는 경로를 구성한다.

일 실시예에서, 고정아크접점(120)은 고정주접점(110)의 내측 공간 중앙부에 고정주접점(110)의 길이방향을 따라 나란히 배치되는 바 형상의 도체로 구성될 수 있다.

상기 가동주접점(130)은 내부에 열팽창실(133)과 퍼퍼실(134)을 구비하는 실린더부(131)와, 상기 실린더부(131)의 내측에 배치되어 상기 퍼퍼실(134) 내에 수용된 가스를 상기 열팽창실(133)로 분사시킬 수 있는 피스톤부(132)를 구비할 수 있다.

이러한 구성을 가지는 가동주접점(130)은 투입동작시 실린더부(131)가 고정주접점(110)으로 투입되어 고정주접점(110)과 함께 통전경로를 구성할 수 있고, 차단동작시 실린더부(131)가 고정주접점(110)에서 분리될 수 있다.

그리고, 실린더부(131)의 차단 및 분리 동작시에 피스톤부(132)는 고정된다. 이를 통해, 차단동작시 실린더가 후퇴하고 피스톤부(132)의 위치가 고정되므로, 퍼퍼실(134)의 체적이 감소되어 퍼퍼실(134)에 수용된 가스가 열팽창실(133)로 분사될 수 있게 된다.

상기 가동아크접점(140)은 가동주접점(130)에 구비되어 투입동작시에는 상기 고정아크접점(120)과 연결될 수 있고 차단동작시에는 아크가 이동하는 경로를 구성할 수 있다.

일 실시예에서, 가동아크접점(140)은 가동주접점(130)의 실린더부(131)의 전단에 구비되어 가동주접점(130)과 거동이 일치될 수 있다.

이러한 가동아크접점(140)은 고정아크접점(120)의 선단부가 삽입되는 삽입구(142)를 구비할 수 있으며, 가동주접점(130)의 동작에 따라 왕복 이동하여 고정아크접점(120)의 선단부에 연결 및 분리될 수 있도록 구성된다.

상기 절연가스노즐(150)은 가동아크접점(140)의 선단부에 구비되어 열팽창실(133)에 수용된 절연가스를 가동아크접점(140)과 고정아크접점(120) 사이(아크가 발생하는 부분)로 분사시킬 수 있도록 구성된다.

일 실시예에서, 절연가스노즐(150)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 가동아크접점(140)의 둘레를 감싸는 원통형태의 이너노즐(152)과, 상기 이너노즐(152)과의 사이에 간격을 가지고 상기 이너노즐(152)을 감싸도록 구성된 메인노즐(154)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 이너노즐(152)과 메인노즐(154) 사이의 간격은 분사유로(156)에 해당하며, 이너노즐(152)과 메인노즐(154)은 배출단이 가동아크접점(140)의 선단부를 향하도록 구성되고, 유입단이 실린더부(131)의 열팽창실(133)에 연통되도록 구성된다.

또한, 상기 메인노즐(154)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 내경이 고정아크접점(120) 측으로 갈수록 확장되도록 경사지게 형성될 수 있다.

이와 같은 절연가스노즐(150)은 차단동작시 퍼퍼실(134)에서 열팽창실(133)로 분사된 절연가스가 고정아크접점(120)과 가동아크접점(140) 사이로 분사되는 경로와 아크로 인한 열가스가 열팽창실(133)로 유입되는 경로를 구성할 수 있다.

상기 이동노즐(160)은 절연가스노즐(150)과 고정아크접점(120) 사이의 간격을 조절가능하도록 고정아크접점(120)에 구비된다.

이를 위해, 일 실시예에서, 이동노즐(160)은 노즐부(162)와 탄성부(164)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 노즐부(162)는 중공에 고정아크접점(120)이 삽입되는 원통형태로 구성되어 고정아크접점(120)의 길이방향으로 유동 가능할 수 있다.

일 실시예에서, 노즐부(162)는 외경이 메인노즐(154)의 내경보다 크게 구성된다. 이를 통해, 차단기의 투입동작시 메인노즐(154)에 의해 고정아크접점(120)의 후방으로 밀릴 수 있게 된다.

또한, 일 실시예에서, 노즐부(162)의 선단부는 메인노즐(154)의 내경이 확장되는 형태에 대응하여 테이퍼지게 구성될 수 있다.

한편, 상기 탄성부(164)는 노즐부(162)를 고정아크접점(120)의 길이방향으로 탄성지지할 수 있는 탄성복원력을 가지는 부재이다.

즉, 탄성부(164)는 노즐부(162)에 가해지는 외력에 제거되는 경우에 노즐부(162)를 고정아크접점(120)에 대해 원위치 시킬 수 있는 부재로 구성된다. 일 예로, 탄성부(164)는 일단이 노즐부(162)의 후단에 지지되고 타단이 고정아크접점(120)의 몸체에 지지되는 압축스프링으로 구성될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 탄성부(164)가 고정아크접점(120)에 지지될 수 있도록 고정아크접점(120)에는 단턱형태의 지지부(122)가 형성될 수도 있다.

이와 같은 구성의 이동노즐(160)에서, 노즐부(162)는 외력이 제거된 경우 고정아크접점(120)의 끝단에서 돌출되지 않도록 끝단이 고정아크접점(120)의 끝단에 일치하여 배치되도록 구성될 수 있다. 즉,

한편, 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)가 투입되는 경우, 가동주접점(130) 및 가동아크접점(140)이 이동하여 고정주접점(110) 및 고정아크접점(120)에 연결되면, 고정아크접점(120)의 선단부는 가동아크접점(140)의 삽입구(142)에 삽입되게 되며, 이때, 이동노즐(160)은 메인노즐(154)에 밀려서 고정아크접점(120)의 후방으로 후퇴하여 배치되게 된다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)가 차단되는 경우, 가동주접점(130) 및 가동아크접점(140)이 고정주접점(110) 및 고정아크접점(120)으로부터 분리되면, 탄성부(164)의 탄성복원력으로 인해 노즐부(162)는 고정아크접점(120)의 전방으로 전진하게 된다.

이때, 고정아크접점(120)과 가동아크접점(140) 사이에는 아크가 발생할 수 있으며, 아크로 인해 고정아크접점(120)과 가동아크접점(140) 사이에는 열가스가 생성된다.

차단기의 차단동작시, 상기 열가스는 절연가스노즐(150)을 통해 열팽창실(133)로 유동할 수도 있고, 가동아크접점(140)의 삽입구(142)를 통해 유동하여 가동주접점(130) 후단의 배출구로 배출될 수도 있으며, 메인노즐(154)과 노즐부(162) 사이의 간격(이하, '열가스 배출간격'이라 함)으로 배출될 수도 있다.

여기서, 상기 열가스 배출간격(D)의 크기는 열가스가 배출되는 양을 결정하기 때문에 차단기의 차단성능을 결정하는데 중요한 변수로 작용한다.

그러나, 종래의 기술에 의한 차단기는 고정아크접점(120)과 메인노즐(154)의 형상이 고정되므로, 열가스 배출간격(D)을 조절할 수 없다는 단점이 있다.

이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 이동노즐(160)의 노즐부(162)의 크기 및 형상을 변경하고, 탄성부(164)의 최대 신장 길이를 변경하는 등의 방법을 통해, 열가스 배출간격(D)을 조절할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시에에 따른 가스절연 차단기(100)는 전술한 바와 같이 열가스 배출간격(D)이 조절됨으로써, 열가스의 유동을 조절하여 차단성능이 향상될 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

100: 가스절연 차단기 110: 고정주접점
120: 고정아크접점 122: 지지부
130: 가동주접점 131: 실린더부
132: 피스톤부 133: 열팽창실
134: 퍼퍼(Puffer)실 140: 가동아크접점
142: 삽입구 150: 절연가스노즐
152: 이너노즐(Inner Nozzle) 154: 메인노즐(Main Nozzle)
156: 분사유로 160: 이동노즐
162: 노즐부 164: 탄성부
D: 열가스 배출간격

Claims (5)

1. 바 형상의 고정아크접점;
   상기 고정아크접점의 선단부가 삽입되는 삽입구를 구비하고, 왕복 이동하여 상기 고정아크접점의 선단부에 연결 및 분리될 수 있도록 구성된 가동아크접점;
   상가 가동아크접점의 선단부에 구비되어 절연가스를 상기 가동아크접점과 고정아크접점 사이로 분사시키도록 구성된 절연가스노즐; 및
   상기 절연가스노즐과 상기 고정아크접점 사이의 열가스 배출간격을 조절가능하도록 상기 고정아크접점에 구비되는 이동노즐;을 포함하고,
   상기 이동노즐은, 중공에 상기 고정아크접점이 삽입되는 형태로 구성되어, 상기 고정아크접점의 길이방향으로 유동 가능한 노즐부; 및 상기 노즐부를 상기 고정아크접점의 길이방향으로 탄성지지하는 탄성부;를 포함하며,
   상기 절연가스노즐은 내경이 상기 가동아크접점에서 상기 고정아크접점 측으로 갈수록 확장되도록 경사지게 형성되고,
   상기 노즐부의 선단부는 상기 절연가스노즐의 내경의 경사면에 대응하여 상기 가동아크접점 방향으로 갈수록 직경이 줄어들게 테이퍼지며,
   상기 노즐부의 형상 및 상기 탄성부의 길이에 따라 상기 열가스 배출간격의 형상 변경이 가능한 가스절연 차단기.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 노즐부는 외경이 상기 절연가스노즐의 내경보다 크게 구성된 가스절연 차단기.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 노즐부는 외력이 제거된 경우 끝단이 상기 고정아크접점의 끝단에 일치하여 배치되도록 구성되는 가스절연 차단기.

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